本發(fā)明涉及直流斷路器，具體提供一種多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)、控制方法以及快速機(jī)械開關(guān)。

背景技術(shù)：

1、直流輸電系統(tǒng)具有弱阻尼、低慣性特點(diǎn)，短路故障電流上升極快，為避免過大的電流應(yīng)力對(duì)一次設(shè)備造成損壞，通常要求直流斷路器在2-5ms內(nèi)完成短路電流的開斷，隔離故障點(diǎn)?？焖贆C(jī)械開關(guān)作為直流斷路器快速分?jǐn)嗪透綦x電壓的核心零部件，其動(dòng)作時(shí)間、斷口絕緣直接決定了直流斷路器的總體分?jǐn)鄷r(shí)間和隔離電壓等級(jí)。

2、傳統(tǒng)交流系統(tǒng)中機(jī)械式高壓斷路器采用的彈簧機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)等分?jǐn)鄷r(shí)間達(dá)數(shù)十毫秒，無法滿足快速機(jī)械開關(guān)的快速動(dòng)作應(yīng)用需求。為使開關(guān)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到安全開距、建立斷口絕緣，目前主要采用電磁斥力機(jī)構(gòu)操動(dòng)開關(guān)。

3、現(xiàn)有電磁斥力機(jī)構(gòu)仍然采用單個(gè)斥力線圈與單個(gè)緩沖線圈先后配合動(dòng)作的模式，制動(dòng)慣性大，不利于在兼顧開關(guān)機(jī)械特性和機(jī)械壽命的情況下提升開關(guān)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有快速機(jī)械開關(guān)在高速分閘或合閘操作易導(dǎo)致機(jī)械開關(guān)壽命和可控性能不佳的問題。

2、本發(fā)明的目的是采取下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，該多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)包括：線圈支架，其包括間隔設(shè)置的第一固定板和第二固定板；線圈組，其包括固定在所述第一固定板上的第一線圈組和固定在所述第二固定板上的第二線圈組；金屬盤，其位于所述第一固定板與所述第二固定板之間；絕緣拉桿，其一端垂直固定在所述金屬盤上，所述絕緣拉桿穿過所述第一固定板；所述第一線圈組和所述第二線圈組均包括多個(gè)同軸設(shè)置的子線圈；所述第一線圈組和所述第二線圈組上的多個(gè)子線圈按設(shè)定時(shí)序通電以使所述第一線圈組和所述第二線圈組分別與所述金屬盤之間產(chǎn)生斥力進(jìn)而使得所述金屬盤對(duì)所述絕緣拉桿進(jìn)行分級(jí)制動(dòng)以完成分閘操作或合閘操作。

4、優(yōu)選地，所述第一線圈組包括沿徑向從內(nèi)向外排布的r1、r2、r3…rn線圈；所述第二線圈組包括沿徑向從外向內(nèi)排布的b1、b2、b3…bn線圈,n為整數(shù)且大于1；當(dāng)所述設(shè)定時(shí)序是按線圈r1至線圈rn，線圈b1至線圈bn次序間隔通入脈沖電流時(shí)，所述金屬盤從靠近所述第一固定板的位置移動(dòng)至靠近所述第二固定板的位置完成所述分閘操作。

5、優(yōu)選地，當(dāng)所述設(shè)定時(shí)序是按線圈b1至線圈bn，線圈r1至線圈rn次序間隔通入脈沖電流時(shí)，所述金屬盤從靠近所述第二固定板的位置移動(dòng)至靠近所述第一固定板的位置完成所述合閘操作。

6、優(yōu)選地，連接每個(gè)所述子線圈的電路上均包括電容和晶閘管，所述晶閘管的陽極與接入正極連接，所述晶閘管的陰極與所述子線圈的一端連接，所述子線圈的另一端與所述接入負(fù)極連接，所述電容的正極分別與所述晶閘管的陰極和所述接入正極連接，所述電容的負(fù)極分別與所述子線圈的另一端和所述接入負(fù)極連接；其中，所述接入正極和所述接入負(fù)極之間的電壓獨(dú)立調(diào)節(jié)。

7、優(yōu)選地，每個(gè)所述子線圈中均流過持續(xù)時(shí)間為毫秒級(jí)的脈沖電流。

8、優(yōu)選地，所述晶閘管為單向晶閘管或光控晶閘管。

9、優(yōu)選地，所述線圈支架還包括至少兩個(gè)連接支撐件，每個(gè)所述連接支撐件的兩端分別與所述第一固定板和所述第二固定板螺接固定。

10、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)的控制方法，所述控制方法包括：設(shè)定第一脈沖時(shí)序和第二脈沖時(shí)序；當(dāng)所述多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)接收到分閘信號(hào)時(shí)；所述第一線圈組中的r1、r2、r3…rn線圈按所述第一脈沖時(shí)序通電以使所述金屬盤與所述第一線圈組之間產(chǎn)生斥力，進(jìn)而使得所述金屬盤遠(yuǎn)離所述第一固定板加速運(yùn)動(dòng)；所述第二線圈組中的b1、b2、b3…bn線圈按所述第二脈沖時(shí)序通電以使所述金屬盤與所述第二線圈組之間產(chǎn)生斥力，進(jìn)而使得所述金屬盤減速運(yùn)動(dòng)并靠近所述第二固定板的位置停止；其中，所述第一脈沖時(shí)序的脈沖間隔時(shí)長(zhǎng)小于所述第二脈沖時(shí)序的脈沖間隔時(shí)長(zhǎng)。

11、優(yōu)選地，所述控制方法還包括：設(shè)定第三脈沖時(shí)序，其脈沖間隔時(shí)長(zhǎng)大于所述第一脈沖時(shí)序的脈沖間隔時(shí)長(zhǎng)并且小于所述第二脈沖時(shí)序的脈沖間隔時(shí)長(zhǎng)；當(dāng)所述多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)接收到合閘信號(hào)時(shí)；所述第二線圈組中的b1、b2、b3…bn線圈按所述第三脈沖時(shí)序通電以使所述金屬盤與所述第二線圈組之間產(chǎn)生斥力，進(jìn)而使得所述金屬盤遠(yuǎn)離所述第二固定板加速運(yùn)動(dòng)；所述第一線圈組中的r1、r2、r3…rn線圈按所述第二脈沖時(shí)序通電以使所述金屬盤與所述第一線圈組之間產(chǎn)生斥力，進(jìn)而使得所述金屬盤減速運(yùn)動(dòng)并靠近所述第一固定板的位置停止。

12、優(yōu)選地，所述控制方法還包括：在每個(gè)所述子線圈放電之前，與每個(gè)所述子線圈獨(dú)立連接的電容均在預(yù)設(shè)電壓完成充電。

13、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種快速機(jī)械開關(guān)，該快速機(jī)械開關(guān)包括所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

15、本發(fā)明提供的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)包括線圈支架、線圈組、金屬盤以及絕緣拉桿。其中，線圈支架包括間隔設(shè)置的第一固定板和第二固定板，線圈組包括固定在第一固定板上的第一線圈組和固定在第二固定板上的第二線圈組，金屬盤位于第一固定板與第二固定板之間，絕緣拉桿的一端垂直固定在金屬盤上，絕緣拉桿穿過第一固定板，第一線圈組和第二線圈組均包括多個(gè)同軸設(shè)置的子線圈。通過這樣的設(shè)置，第一線圈組和第二線圈組上的多個(gè)子線圈按設(shè)定時(shí)序通電以使第一線圈組和第二線圈組分別與金屬盤之間產(chǎn)生斥力進(jìn)而使得金屬盤對(duì)絕緣拉桿分級(jí)制動(dòng)以完成分閘操作或合閘操作，縮短了制動(dòng)距離，有效降低絕緣拉桿與金屬盤之間的慣性應(yīng)力，延長(zhǎng)多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述第一線圈組(r)包括沿徑向從內(nèi)向外排布的r1、r2、r3…rn線圈；所述第二線圈組(b)包括沿徑向從外向內(nèi)排布的b1、b2、b3…bn線圈,n為整數(shù)且大于1；

3.如權(quán)利要求2所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)所述設(shè)定時(shí)序是按線圈b1至線圈bn，線圈r1至線圈rn次序間隔通入脈沖電流時(shí)，所述金屬盤(4)從靠近所述第二固定板(6)的位置移動(dòng)至靠近所述第一固定板(5)的位置完成所述合閘操作。

4.如權(quán)利要求1所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，連接每個(gè)所述子線圈的電路上均包括電容和晶閘管，所述晶閘管的陽極與接入正極連接，所述晶閘管的陰極與所述子線圈的一端連接，所述子線圈的另一端與所述接入負(fù)極連接，所述電容的正極分別與所述晶閘管的陰極和所述接入正極連接，所述電容的負(fù)極分別與所述子線圈的另一端和所述接入負(fù)極連接；其中，所述接入正極和所述接入負(fù)極之間的電壓獨(dú)立調(diào)節(jié)。

5.如權(quán)利要求1所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述子線圈中均流過持續(xù)時(shí)間為毫秒級(jí)的脈沖電流。

6.如權(quán)利要求4所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述晶閘管為單向晶閘管或光控晶閘管。

7.如權(quán)利要求1所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述線圈支架還包括至少兩個(gè)連接支撐件(7)，每個(gè)所述連接支撐件(7)的兩端分別與所述第一固定板(5)和所述第二固定板(6)螺接固定。

8.一種如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

9.如權(quán)利要求8所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括：

10.一種快速機(jī)械開關(guān)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多段式電磁斥力機(jī)構(gòu)、控制方法以及快速機(jī)械開關(guān)，包括線圈支架、線圈組、金屬盤以及絕緣拉桿。線圈支架包括間隔設(shè)置的第一固定板和第二固定板，線圈組包括固定在第一固定板上的第一線圈組和固定在第二固定板上的第二線圈組，金屬盤位于第一固定板與第二固定板之間，絕緣拉桿的一端垂直固定在金屬盤上，絕緣拉桿穿過第一固定板，第一線圈組和第二線圈組均包括多個(gè)同軸設(shè)置的子線圈。通過這樣的設(shè)置，第一線圈組和第二線圈組上的多個(gè)子線圈按設(shè)定時(shí)序通電以使第一線圈組和第二線圈組分別與金屬盤之間產(chǎn)生斥力進(jìn)而使得金屬盤分級(jí)對(duì)驅(qū)動(dòng)絕緣拉桿以完成分/合閘操作，有效降低絕緣拉桿與金屬盤之間的慣性應(yīng)力，延長(zhǎng)使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：高沖,賀之淵,張升,周萬迪,袁哲,劉遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6